汉代分为西汉和东汉，是继秦代之后强盛的大一统帝国。汉代农业技术取得了很大进步。
农田作业的集约化，使整地、除草及不断中耕成为我国农业的标志性特征。同时，农作方式的集中和小规模农作，有助于农民在田间工作的精致和彻底。农具种类的多样化同样表明了农业的重要性。
两汉的封建土地制度，沿袭秦代的土地制度并有所发展。这些制度的最大特点，就是土地的全面私有化。西汉土地私有制的确立，对后世的影响巨大。
汉代农作的规模一般都不大，每个农户的平均农作规模是20至30亩。当时的田租虽然名义上要根据产量的多少缴纳，但实际上是按照土地面积征收的，因此农民就尽可能多地进行生产。
结果出现了连作的农作方式，即连续种植同一种作物，或者是对不同作物进行轮作，而且从一年一熟制逐渐发展出了一年多熟制。从耕作技术上说，这显然是个进步。
除了作物轮作外，土地的集约使用还表现为对各种蔬菜进行间作套种。我国四大农书之一的《氾胜之书》提到了瓜、薤、豆之间的间作套种。黍与桑树也可以一起种植，烧过的黍秆灰可以给桑树苗提供养料，由于桑树苗只需要很小的空间，这样做还能充分利用桑树苗之间的空地。
由于耕地的连续使用及北方生长期较短，迫使农民必须更为经济地使用土地并发展更好的农业技术。
公元前1世纪初期，在赵过的提倡下，一种称为“代田”的耕种方式受到了汉王朝关注。
采用代田法，一亩农田要被划分为若干条甽，沟中犁起的土壤则被堆在甽旁形成一尺高的垄。种子播种在甽中，在其生长过程中不断将垄上的土推入甽内苗根上。最终，垄上的土全部被推回沟内。次年，则在原来甽之间的土地上开挖新的甽。
赵过还改进了农具三脚耧车，来适应这一新耕种方式的需要，并在政府公田上进行了实验。他推广的牛耕为“耦犁”，即“二牛三人，操作时，二牛挽一犁，二人牵牛，一人扶犁而耕。”
二牛三人耕作法反映了牛耕初期时的情形。在公田上实验后，结果其产量要远远高于在不做甽的农田内采用撒播的老办法。
《氾胜之书》提到的区种法，在代田法的基础上进一步精细化了。
代田法与区种法都是旱地农作技术。《氾胜之书》提到的14种作物中只有稻是水田作物。他论述了水稻的种植技术，其中一个重要特征，就是通过控制水流进入稻田的方式，来保持稻田中水深与水温的均匀。通过运用简单有效的设置，农民创造了最适宜水稻生长的环境。水稻的育秧移栽措施，也是汉代农作技术之一。先在秧田内培育秧苗，再将之移植到稻田中，其长处是明显的：当其他作物还在农田内尚未成熟时，水稻的种子已经开始在秧田内发芽了。
《氾胜之书》对选种与储种有过简单的论述。强壮、高大、高产的单穗往往被选作来年的种子。为使种子免于受热与受潮，对种子的储藏必须非常仔细。首先要让种子干透，然后放入竹制或陶制的容器中，再加入防虫效果好的草药。到来年播种时，下种之前一般采用溲种法进行处理。
《氾胜之书》中就记载了溲种法。当时有两种溲种法：一种是后稷法，另一种是神农法。
两种溲种法，虽然在做法上有些不同，但原理都是一样的。这就是在种子外面包上一层以蚕粪、羊粪为主要原料，并附加药物的粪壳，这种方法现代称之为“种子包衣技术”。
汉代农民使用的农具主要是铁制与木制的，例如耒，实际上是很原始的农具。耒耜类农具在《说文解字》中位列木农具之首，每一种都有非常独特的功能。《说文解字》还罗列了各种木农具，包括各种用于锄、犁、耙、收割、脱粒等的农具。
汉代的铁农具有锹、鹤嘴锄、犁、双齿锄、园艺锄、镰刀与长柄镰刀等。铁锹至少有4种类型，每种都有特定的名称。
犁的演变说明了农具的变化是由它的特殊功能决定的。犁的原型仅仅是一种较大的耒。当耒有了能穿透土壤的切割刃时，它实际上就变成犁了。尖刃会逐渐发展成更为有效的犁铧。后脊最终发展成为犁板，也有助于翻起土壤。
到这时犁就会太大，人拉不动，需要使用牛或马了。但是完全木制的犁适应不了牲畜的拉力，于是导致了一次重大改进，就是在犁铧上加上一个铁铧刃。
汉犁的形制并不完全一致。有些犁非常小，似乎不可能是用畜力牵引的。大型犁在翻耕新农田时非常有用。中型犁要轻便一些，两个人就能拉动，符合对赵过推广代田法时所提倡的那些轻便农具的描述。
汉朝推广了犁的使用，尤其是在边远地区，地方官员都鼓励百姓采用牛耕。当时实行专营的铁官由于职司所在，可能的确曾经将制造铁犁视为完成其额定任务的捷径，而朝廷对犁的制造与出售，又可能推动了它的使用。
汉高祖刘邦在立国之初，就非常想实现一个天下人人耕作有其田和没有奴隶制度的理想社会。所以，他刚刚当上皇帝，且在天下尚未平定的时候，就急切地下了一道诏令，要求解放奴婢，给予这些昔日的奴隶们以庶民身份，也就是自由民身份。同时，他要求国家授田于所有从军人员，甚至包括那些昔日的秦官旧兵将们，希望天下能够人人耕作有其田。
为了稳定天下，汉高祖在土地制度上的第一项措施就是实行封建官田制和授田官田制。
官田也叫公田，是封建国家所有的土地。这种土地包括朝廷用来赏赐或赠与宗室、勋戚、功臣、百官的土地，以及宫殿、宗庙、官府、陵墓、苑囿、牧场、围场、籍田等占用的土地。
西汉朝廷将国有土地分封给公侯贵族的主要对象，主要是这样的几种人：一是同姓王侯们，这些人占据的土地份额往往很大，小则一个县，大则几个郡，就像吴王刘濞的那样，他甚至可以在自己封国内开辟矿山铸造钱币去套取其他郡县的资金；二是朝廷大臣侯爵们，就像萧何这样的一大批封侯之人，一般都是国家有功人员，或者是朝廷的重臣。
皇亲国戚和官僚地主们的土地一般都采取租赁给佃户耕作的方式，佃户给这些封地的主人交纳地租。这些封地的主人，就是这些佃户农民的首领。
对于国有土地，汉高祖也采取了相应的措施。
西汉时期存在着大量的国有土地和资产。因为按照当时的规定，凡是国家规定的田产之外的所有国家土地和河川山谷，都是国家所有。再加之军垦土地、抛荒和没收那些罪犯的土地和资产，所以，西汉时期也有大量的国有土地和资产存在。
屯田土地制度，无论是在西汉还是在东汉，朝廷为了战争的需要，都在中原内地实行过“屯田”。这些屯田所产的粮食，主要是为了供应军队的军粮。
在自耕农土地制度方面，国家采取统一分配土地的做法。
自耕农是西汉开国初期已经获得完全自由民身份和自己具有相当田产所有权的农民，他们的土地，是西汉初期由国家统一分配给的。不同时期，国家分配土地的数量不等。汉文帝时期，自耕农的土地大约在人均60亩左右，到了汉平帝时期，也就是西汉后期，自耕农的土地就已经下降到人均13亩左右了。
西汉时期，只有自耕农的土地才算是真正的私有制田产。而区别于私有制田产的根本标志，就是自耕农可以根据自己的从业需要和职业变换，可以自由买卖土地，土地是这些自耕农的个人资产。
西汉王朝是一个奴隶解放的重要时期，汉高祖刚刚登基皇帝，他就下达诏令解放奴隶，不许可转卖奴隶。所以，自耕农土地制一直持续到新莽政权时代，都是严格执行的。
西汉后期，由于豪强仗势欺人地霸占和侵吞土地的情况越来越严重，自由民身份的自耕农大量破产，国家的安全就成问题了。所以，汉哀帝时期的大司空何武、丞相孔光和师丹三人，提出了我国历史上首次由国家推行的土地改革运动。
这次土地改革运动，是通过行政命令，限制官吏、王侯和平民各自的田产以及家中奴仆的数量。但这项法令基本上是一纸空文，当时无法落实。
一直到了新莽时期，王莽通过强大的军政方法才最终实行了这项土改法令。但是3年之后，王莽的这次土改运动就失败了。